高精度定位伸缩臂与核燃料后处理转移机械爪的制作方法

1.本实用新型涉及核燃料后处理转移机械爪设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种高精度定位伸缩臂以及一种核燃料后处理转移机械爪。


背景技术：

[0002]“十三五”对核电事业的重视为我国核燃料后处理技术带来了机遇和挑战。核辐射环境对人体有较大的伤害，因此，在密闭的箱室中处理核废料成为了核工业后处理工程中常见的处理形式。
[0003]
就目前的技术而言，密闭的箱室具有一定的屏蔽功能，箱室用于连接分布于不同位置的工作间或工位，各个工作间或者工位之间物料的转运多数情况下是采用机械手来进行搬运作业。有些工作间粉尘多，且辐射剂量大，粉尘多就会增加机械手的故障率，辐射剂量大就会造成维修的不方便，因此，远距离精准传递、少维护的产品成为当前核燃料后处理中物料搬运设备的首选。
[0004]
在核燃料后处理工程中，工作间也具有一定的屏蔽功能，操作面上留有操作手套孔、窥视窗、灯具等，在手套孔上安装有专用密封手套，操作者通过手套可以完成工作间内的各种操作。由于工作间内设备布置的多样性，这就对机械手的操控精度以及机械手的动作精度提出了更高的要求。
[0005]
在现有技术中，较重的物体一般会通过伸缩臂和机械手实现抓取、提升、平移、释放等操作，在上述的各个操作中，以伸缩臂提升精度和旋转精度尤为重要，由于涉及核材料(粉尘较多，且辐射剂量高)，使得设备存在维修不方便，无法实现日常保养等问题，造成设备的耐用性下降，维修不便等问题。


技术实现要素：

[0006]
(一)技术问题
[0007]
综上所述，如何提供一种动作精度较高，且耐用性较高的核燃料后处理物料转运设备，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
[0008]
(二)技术方案
[0009]
本实用新型提供了一种高精度定位伸缩臂，该高精度定位伸缩臂包括：
[0010]
伸缩臂单元，所述伸缩臂单元设置有多个，全部的所述伸缩臂单元同轴设置并依次套设，相邻的两个所述伸缩臂单元之间滑动配合，于所述伸缩臂单元的内侧壁以及外侧壁设置有用于滚珠滚动的第一滚槽；
[0011]
滚珠滑架，所述滚珠滑架为圆筒形结构，所述滚珠滑架与所述伸缩臂单元同轴设置，所述滚珠滑架的内侧面以及外侧面设置有用于滚珠滚动的第二滚槽，所述滚珠滑架设置于相邻的两个所述伸缩臂单元之间、且所述第一滚槽与所述第二滚槽相对设置并形成有用于滚珠滚动的直线滚道，所述直线滚道的延伸方向与所述伸缩臂单元的轴线平行；
[0012]
圆弧轨道槽，所述圆弧轨道槽设置于所述滚珠滑架轴向上的两端，所述圆弧轨道
槽的内弯面设置有回转滚槽、用于滚珠在所述滚珠滑架的两侧面之间滚动，所述回转滚槽与所述直线滚道对接并形成有环绕所述滚珠滑架的回转滚道，于所述回转滚道内设置有滚珠、用于实现相邻的两个所述伸缩臂单元之间的滚动式滑动配合。
[0013]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，所述滚珠滑架设置有两个，两个所述滚珠滑架之间设置有滑架拉杆，所述滑架拉杆用于调节两个所述滚珠滑架之间的间距；两个所述滚珠滑架中、其中一个套设于相邻的两个所述伸缩臂单元中位于内侧的所述伸缩臂单元的筒身上、其中另一个固定设置于相邻的两个所述伸缩臂单元中位于内侧的所述伸缩臂单元的端部。
[0014]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，于所述滚珠滑架与所述伸缩臂单元之间并位于直线轨道上设置有滚珠限位架，用于对直线轨道内的滚珠的滚动限位。
[0015]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，所述第二滚槽位于所述滚珠滑架的外侧面绕所述滚珠滑架的轴线等间隔设置；所述第二滚槽位于所述滚珠滑架的内侧面绕所述滚珠滑架的轴线等间隔设置；位于所述滚珠滑架内侧面以及所述外侧面上的所述第二滚槽对应设置。
[0016]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，所述圆弧轨道槽通过螺栓固定设置在所述滚珠滑架的端部。
[0017]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，所述伸缩臂单元的制作材料为金属，所述伸缩臂单元为一体式结构；所述滚珠滑架的制作材料为金属，所述滚珠滑架为一体式结构。
[0018]
优选地，在本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂中，所述圆弧轨道槽的制作材料为金属，所述圆弧轨道槽为一体式结构。
[0019]
本实用新型还提供了一种核燃料后处理转移机械爪，该核燃料后处理转移机械爪包括有如上述的高精度定位伸缩臂；所述高精度定位伸缩臂在伸展状态下，其一端连接有起重机，其另一端设置有机械手或吊具。
[0020]
优选地，在本实用新型所提供的核燃料后处理转移机械爪中，所述高精度定位伸缩臂包括有多个伸缩臂单元，位于最外侧的所述伸缩臂单元的底端设置有底端连接法兰、用于与所述起重机连接。
[0021]
优选地，在本实用新型所提供的核燃料后处理转移机械爪中，所述高精度定位伸缩臂包括有多个伸缩臂单元，位于最外侧的所述伸缩臂单元的顶端设置有顶端连接法兰、用于与所述机械手或所述吊具连接。
[0022]
(三)有益效果
[0023]
本实用新型提供了一种高精度定位伸缩臂，包括伸缩臂单元、滚珠滑架以及圆弧轨道槽。其中，伸缩臂单元设置有多个，全部的伸缩臂单元同轴设置并依次套设，相邻的两个伸缩臂单元之间滑动配合，于伸缩臂单元的内侧壁以及外侧壁设置有用于滚珠滚动的第一滚槽。滚珠滑架为圆筒形结构，滚珠滑架与伸缩臂单元同轴设置，滚珠滑架的内侧面以及外侧面设置有用于滚珠滚动的第二滚槽，滚珠滑架设置于相邻的两个伸缩臂单元之间、且第一滚槽与第二滚槽相对设置并形成有用于滚珠滚动的直线滚道，直线滚道的延伸方向与伸缩臂单元的轴线平行。圆弧轨道槽设置于滚珠滑架轴向上的两端，圆弧轨道槽的内弯面
设置有回转滚槽、用于滚珠在滚珠滑架的两侧面之间滚动，回转滚槽与直线滚道对接并形成有环绕滚珠滑架的回转滚道，于回转滚道内设置有滚珠、用于实现相邻的两个伸缩臂单元之间的滚动式滑动配合。同时，本实用新型还提供了一种安装有上述高精度定位伸缩臂的核燃料后处理转移机械爪。通过上述结构设计，本实用新型的有益效果如下：1、伸缩臂单元之间通过滚珠实现滚动装配，能够降低伸缩臂单元之间磨损，提高伸缩臂单元的使用寿命；2、结构简单，易损件方便更换；3、整体结构紧凑，组件之间的装配间隙小，因此，套筒伸缩的控制精度得到了提高，适用于精密机械使用；4、扭矩大、偏差小摆动小。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂在收起状态下的结构示意图；
[0025]
图2为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂在伸展状态下的结构示意图；
[0026]
图3为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂的局部结构剖视图；
[0027]
图4为本实用新型实施例中滚珠滑架的结构示意图；
[0028]
图5为本实用新型实施例中伸缩臂单元的结构示意图。
[0029]
在图1至图5中，部件名称与附图编号的对应关系为：
[0030]
伸缩臂单元1、第一滚槽2、滚珠滑架3、第二滚槽4、圆弧轨道槽5、
[0031]
滑架拉杆6。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0033]
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0035]
请参考图1至图5，其中，图1为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂在收起状态下的结构示意图；图2为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂在伸展状态下的结构示意图；图3为本实用新型实施例中高精度定位伸缩臂的局部结构剖视图；图4为本实用新型实施例中滚珠滑架的结构示意图；图5为本实用新型实施例中伸缩臂单元的结构示意图。
[0036]
本实用新型提供了一种高精度定位伸缩臂，在本实用新型中，该高精度定位伸缩臂安装到伸缩套筒中，用于实现伸缩套筒中相邻两个伸缩臂单元1之间的滚动式装配。
[0037]
具体地，本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂其基本结构包括：
[0038]
1、伸缩臂单元1
[0039]
伸缩臂单元1主体部分为圆筒结构，伸缩臂单元1设置有多个，各个伸缩臂单元1的直径逐渐减小，这样能够使得全部的伸缩臂单元1以同轴方式设置到一起，并且，全部的伸缩臂单元1依次套叠到一起，相邻的两个伸缩臂单元1之间具有一定的间隙(该间隙较小)主要是用于实现相邻的两个伸缩臂单元1之间滑动配合，于伸缩臂单元1的内侧壁以及外侧壁设置有用于滚珠滚动的第一滚槽2，第一滚槽2的深度不大于滚珠直径的1/3，第一滚槽2可以一体成型在伸缩臂单元1上，也可以采用磨削工艺成型于伸缩臂单元1上。
[0040]
本实用新型还可以对伸缩臂单元1的端部进行结构设计，从而使得伸缩臂单元1之间能够套装到一起且不会发生脱落。例如，在外层(两个相邻的伸缩臂单元1中位于外侧的伸缩臂单元1)的伸缩臂单元1的底端(伸缩臂单元1的顶端为用于内层的伸缩臂单元1伸出的一端，伸缩臂单元1的另一端为底端)可以通过螺栓可拆卸地固定设置有环形法兰，再将伸缩臂单元1装入时，拆下环形法兰，在将伸缩臂单元1装入后，再将环形法兰装好。或者，环形法兰可以采用螺栓连接方式安装在伸缩臂单元1上。
[0041]
2、滚珠滑架3
[0042]
滚珠滑架是安装在两个相邻伸缩臂单元1之间的滑动部件，同时也用于安装滚珠以及对滚珠的滚动进行限位。
[0043]
具体地，滚珠滑架3为圆筒形结构，滚珠滑架设置有多个，每一个滚珠滑架安装在相邻的两个伸缩臂单元1之间。滚珠滑架3的直径应当根据其安装位置进行设计，应当小于相邻的外侧的伸缩臂单元1的直径且大于相邻的内侧的伸缩臂单元1的直径。
[0044]
滚珠滑架3优先采用金属材料制成，例如不锈钢，也可以采用其他耐摩擦材料，例如陶瓷。
[0045]
滚珠滑架3与伸缩臂单元1同轴设置，滚珠滑架3的内侧面以及外侧面设置有用于滚珠滚动的第二滚槽4，滚珠滑架3设置于相邻的两个伸缩臂单元1之间、且第一滚槽2与第二滚槽4相对设置并形成有用于滚珠滚动的直线滚道，直线滚道的延伸方向与伸缩臂单元1的轴线平行。第二滚槽4的结构与第一滚槽2的结构近似，第二滚槽4的深度不大于滚珠的1/3，第二滚槽4用于滚珠的滚动以及对滚珠的滚动进行限位。第二滚槽4可以一体成型在滚珠滑架上，也可以采用磨削工艺成型于滚珠滑架上。
[0046]
滚珠滑架3装配在相邻的两个伸缩臂单元1之间，滚珠滑架3的外侧面上的第二滚槽4与外侧的伸缩臂单元1的内侧面的第一滚槽2相对，用于形成一条直线滚道，滚珠滑架3的内侧面上的第二滚槽4与内侧的伸缩臂单元1的外侧面的第一滚槽2相对，用于形成另一条直线滚道，两条直线滚道配合圆弧轨道槽5能够形成一套环绕滚珠滑架3的回转滚道，装配在回转滚道内的滚珠能够实现相邻两个伸缩臂单元1之间的滚动配合。
[0047]
滚珠滑架3安装在相邻的两个伸缩臂单元1之间，除了能够实现伸缩臂单元1之间的滚动装配，同时，还具有对内侧伸缩臂单元1伸出长度的限位。具体地，在本实用新型的一个实施方式中，滚珠滑架3设置有两个，两个滚珠滑架3之间设置有滑架拉杆6，滑架拉杆6的两端设置有螺母组，在伸缩臂单元1的端部侧壁上设置有固定座，滑架拉杆的端部穿过固定座后通过螺母组实现固定。通过松开或者拧紧螺母组，可以通过滑架拉杆6来调节两个滚珠滑架3之间的间距。
[0048]
在设置有两个滚珠滑架3的实施方式中，其中一个套设于相邻的两个伸缩臂单元1中位于内侧的伸缩臂单元1的筒身上、其中另一个固定设置于相邻的两个伸缩臂单元1中位
于内侧的伸缩臂单元1的端部，将位于内侧的伸缩臂单元1拉出后，沿拉出方向、前侧的滚珠滑架将抵在外侧的伸缩臂单元1的后端，从而实现内侧的伸缩臂单元1伸出长度的限位。在本实用新型中，滑架拉杆6设置有至少三个，全部的滑架栏杆6绕滚珠滑架3的轴线等间隔设置，从而保证两个滚珠滑架3之间结构的稳定性。
[0049]
3、圆弧轨道槽5
[0050]
圆弧轨道槽5是一个用于实现滚珠转弯的构件，其设置于滚珠滑架3轴向上的两端，圆弧轨道槽5整体近似于一个u型构件，圆弧轨道槽5的内弯面(u型构件的内侧面)设置有回转滚槽，滚珠能够在回转滚槽中滚动，回转滚槽用于滚珠在滚珠滑架3的两侧面(内侧面以及外侧面)之间滚动，回转滚槽与直线滚道对接并形成有环绕滚珠滑架3的回转滚道，于回转滚道内设置有滚珠、用于实现相邻的两个伸缩臂单元1之间的滚动式滑动配合。
[0051]
在本实用新型的具体实施方式中，圆弧轨道槽5必须要固定设置在滚珠滑架的两端，具体地，圆弧轨道槽5是通过螺栓固定设置在滚珠滑架3的端部，当然，圆弧轨道槽5也可以通过焊接方式固定设置在滚珠滑架3的端部。
[0052]
4、滚珠限位架
[0053]
由上述结构可知，本实用新型中滚珠是设置在滚槽(第一滚槽2、第二滚槽4以及回转滚槽中，回转滚槽成型在圆弧轨道槽5上，因此，其整体近似于一个封闭的轨道结构，这样滚珠无法从圆弧轨道槽5中脱落)中，滚珠在第一滚槽2与第二滚槽4之间滚动时，容易从伸缩臂单元1与滚珠滑架3之间的间隙脱落。为了避免上述情况的出现，本实用新型特别提供了滚珠限位架，滚珠限位架设置于滚珠滑架3与伸缩臂单元1之间并位于直线轨道上，滚珠限位架用于对直线轨道内的滚珠的滚动限位，具体是避免滚珠从缝隙(滚珠滑架3与伸缩臂单元1之间的缝隙)中脱落。
[0054]
在本实用新型中，滚珠限位架就是两条平行设置的栏板结构，滚珠限位架可以固定设置在伸缩臂单元1上(设置在伸缩臂单元1上的第一滚槽2的两侧)，也可以设置在滚珠滑架3上(设置在滚珠滑架3上的第二滚槽4的两侧)，滚珠限位架可以通过点焊固定在伸缩臂单元1或者滚珠滑架上，也可以通过沉头螺栓设置在伸缩臂单元1或者滚珠滑架上。
[0055]
具体地，在本实用新型的具体实施方式中，第二滚槽4位于滚珠滑架3的外侧面绕滚珠滑架3的轴线等间隔设置；第二滚槽4位于滚珠滑架3的内侧面绕滚珠滑架3的轴线等间隔设置；位于滚珠滑架3内侧面以及外侧面上的第二滚槽4对应设置。
[0056]
具体地，在本实用新型的具体实施方式中，伸缩臂单元1的制作材料为金属，伸缩臂单元1为一体式结构；滚珠滑架3的制作材料为金属，滚珠滑架3为一体式结构；圆弧轨道槽5的制作材料为金属，圆弧轨道槽5为一体式结构。
[0057]
基于上述的高精度定位伸缩臂，本实用新型还提供了一种核燃料后处理转移机械爪，在本实用新型中，该核燃料后处理转移机械爪包括有如上述的高精度定位伸缩臂；高精度定位伸缩臂在伸展状态下，其一端连接有起重机，其另一端设置有机械手或吊具。
[0058]
进一步地，高精度定位伸缩臂包括有多个伸缩臂单元1，位于最外侧的伸缩臂单元1的底端设置有底端连接法兰、用于与起重机连接。
[0059]
进一步地，高精度定位伸缩臂包括有多个伸缩臂单元1，位于最外侧的伸缩臂单元1的顶端设置有顶端连接法兰、用于与机械手或吊具连接。
[0060]
目前，在核燃料后处理领域中，通常是采用机械手对物料进行抓取与转移，对于机
械手，通常是采用伸缩套筒来对机械手的伸出长度进行控制。伸缩套筒一般是由多个伸缩臂单元依次套装到一起，采用键槽实现套筒之间的装配限位，套筒之间为滑动摩擦，虽然采用了耐磨材料制作衬套，但是，随着伸缩次数的增加，衬套也会发生磨损，衬套磨损后直接影响了套筒之间的装配精度，进而影响伸缩套筒的伸缩定位精度。
[0061]
为了提高对机械手的定位精度，本实用新型提供了一种滚动式精准定位的伸缩装置，该滚动式精准定位的伸缩装置即为上述的高精度定位伸缩臂。在本实用新型中，该高精度定位伸缩臂包括伸缩臂单元1、滚珠滑架以及圆弧轨道槽5。其中，伸缩臂单元1设置有多个，全部的伸缩臂单元1同轴设置并依次套设，相邻的两个伸缩臂单元1之间滑动配合，于伸缩臂单元1的内侧壁以及外侧壁设置有用于滚珠滚动的第一滚槽2。滚珠滑架3为圆筒形结构，滚珠滑架3与伸缩臂单元1同轴设置，滚珠滑架3的内侧面以及外侧面设置有用于滚珠滚动的第二滚槽4，滚珠滑架3设置于相邻的两个伸缩臂单元1之间、且第一滚槽2与第二滚槽4相对设置并形成有用于滚珠滚动的直线滚道，直线滚道的延伸方向与伸缩臂单元1的轴线平行。圆弧轨道槽5设置于滚珠滑架3轴向上的两端，圆弧轨道槽5的内弯面设置有回转滚槽、用于滚珠在滚珠滑架3的两侧面之间滚动，回转滚槽与直线滚道对接并形成有环绕滚珠滑架3的回转滚道，于回转滚道内设置有滚珠、用于实现相邻的两个伸缩臂单元1之间的滚动式滑动配合。本实用新型所提供的高精度定位伸缩臂，通过设置滚珠滑架来实现相邻两个伸缩臂单元之间的滚珠式滑动配合，以代替以往的耐磨衬套，滚珠式的滑动配合能够减少伸缩臂单元之间的摩擦系数，可以提高伸缩套筒的使用寿命，本实用新型结构简单、设计合理，便于易损部件的更换和维修。具体地，在本实用新型中，高精度定位伸缩臂包括有内筒、外筒(内筒为设置在内侧的伸缩臂单元、外筒为设置在外侧的伸缩臂单元)，在伸缩臂单元的侧壁上设置有滚槽(第一滚槽)，同时本实用新型还提供了滚珠滑架，在滚珠滑架上设置了第二滚槽，这样可以实现滚珠滑架与伸缩臂单元之间的滚珠式滑动装配。滚珠在通道内滚动，既减少了筒间摩擦，又可以传递回转动力，本实用新型简单操作就可以实现物料的精准转运。
[0062]
通过上述结构设计，本实用新型的有益效果如下：1、伸缩臂单元之间通过滚珠实现滚动装配，能够降低伸缩臂单元之间磨损，提高伸缩臂单元的使用寿命；2、结构简单，易损件方便更换；3、整体结构紧凑，组件之间的装配间隙小，因此，套筒伸缩的控制精度得到了提高，适用于精密机械使用；4、扭矩大、偏差小摆动小。
[0063]
本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。